Что будет, если объединить технологии орбитальных спутников Landsat и бюджет в 200 долларов? Получится STELLA — карманный сканер, который видит растения буквально насквозь. Он моментально распознает, где культуре не хватает азота, а где начался скрытый процесс увядания. При этом чертежи устройства открыты для всех.
Технологии точного земледелия долгое время оставались привилегией богатых агрохолдингов. Профессиональные спектрометры и лаборатории для анализа здоровья растений стоят десятки тысяч долларов, что делает их недоступными для мелких фермеров. Но ситуация изменилась.
Ученые из Университета Вирджинии (UVA) и Центра космических полетов имени Годдарда (НАСА) после семи лет совместных исследований они представили STELLA — карманный прибор, который дает обычному человеку аналитические возможности космических спутников. Его себестоимость составляет всего около 200 долларов, а чертежи и код находятся в открытом доступе.
Название прибора расшифровывается как SpecTradiometer Exploiting Landsat Laboratories and Amateurs (Спектрорадиометр, использующий лаборатории Landsat и ресурсы любителей). По сути, это миниатюрная копия сканеров, установленных на знаменитых научно-исследовательских спутниках НАСА серии Landsat, которые десятилетиями мониторят климат Земли с орбиты.
STELLA измеряет отражение света от листьев в видимом, ближнем инфракрасном и тепловом диапазонах. Для человеческого глаза увядающее растение выглядит зеленым до последнего момента. Прибор же видит изменения спектра сразу.
Устройство способно заменить фермеру дорогостоящую агрономическую экспертизу, решая четыре ключевые задачи:
Диагностика болезней на «нулевой» стадии. Из-за скрытого стресса (вирусы, грибы, вредители) растения хуже поглощают свет для фотосинтеза. STELLA рассчитывает индекс NDVI (индекс вегетации) и бьет тревогу задолго до того, как листья начнут желтеть. Это позволяет точечно вылечить очаг заражения и спасти весь урожай.Экономия воды. Встроенные тепловые датчики измеряют температуру поверхности листьев. Страдающая от жажды культура закрывает поры (устьица), чтобы удержать влагу, из-за чего нагревается. Фермер видит, где именно почва пересохла, и направляет полив в нужные зоны.Оптимальный баланс удобрений. Спектральный анализ оценивает точное содержание хлорофилла. Это помогает понять, хватает ли культуре питания (например, азота). Вместо того чтобы вносить подкормку на все поле, агроном вносит удобрения точечно, экономя бюджет и сохраняя экологию почвы.Проверка гипотез в реальном времени. Фермеры могут сравнивать эффективность разных методов (например, различных типов мульчирования или органических подкормок), сразу видя реакцию растений на изменения в уходе.Проект STELLA полностью открытый (Open Source). Создатели намеренно отказались от коммерциализации, чтобы помочь развитию «гражданской науки» и поддержать частные фермерские хозяйства по всему миру. Схема устройства, перечень доступных микросхем (которые можно заказать на маркетплейсах) и программное обеспечение опубликованы в сети. Собрать девайс по инструкции может даже старшеклассник или студент-инженер. Прибор не просто помогает аграриям, он работает в две стороны. Данные, которые волонтеры и фермеры собирают на земле, помогают НАСА калибровать датчики космических спутников и точнее прогнозировать климатические изменения на планете. STELLA доказала: чтобы прикоснуться к космическим технологиям и спасти свой урожай, больше не нужны миллионные бюджеты — достаточно двухсот долларов и желания изменить мир вокруг себя.
Полезные ссылки для сборки прибора
Официальный сайт. Изучить подробное описание проекта и возможности различных модификаций прибора можно на странице STELLA на портале NASA GSFC.
Исходный код и схемы. Чертежи корпуса, список электронных компонентов и прошивку вы найдете в официальном репозитории STELLA-Landsat на GitHub.
Сообщество создателей. Задать технические вопросы разработчикам и другим инженерам-любителям можно на открытом форуме STELLA Community.